DE1410396A1

DE1410396A1 - Verfahren zum Heissstrecken von Faeden aus Acrylnitrilpolymeren

Info

Publication number: DE1410396A1
Application number: DE19571410396
Authority: DE
Inventors: Kurt Bernklau; Maier Dr Walter
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1957-07-26
Filing date: 1957-07-26
Publication date: 1968-10-17
Also published as: NL229890A; GB865897A; FR1200549A; US3018609A

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG

P 1 410 396. 9 Anlage zu unserer Eingabe vom 17.2.1968

LEVERKU S EN-Bayerwerk Patent-Abteilung

Verfahren zum Heißstrecken von Fäden aus Acrylnitrilpolymeren

Eb ist bekannt, daß man die Gebrauchstüchtigkeit von Fäden aus Polyamiden, Polyestern, Polyäthylenen, Acrylnitrilpolymerisaten und anderen Kunststoffen dadurch verbessern kann, daß man die zunächst gesponnenen Fäden verstreckt. Dabei werden die Moleküle sowie auch die Kristallite in der Längsrichtung des Fadens orientiert.

Ein solcher Streckprozeß liefert im allgemeinen auch bei Anwendung von erhöhten Temperaturen Fäden von gleichmäßiger Dicke, sofern man gleichmäßig kalibrierte Fäden eingesetzt hat.

Beim Heißverstrecken von solchen Fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten, die noch vom Spinnprozeß her Lösungsmittelreste enthalten, erhält man jedoch keine textil einwandfreien Fäden. Dies gilt besonders dann, wenn man die aus Gründen der Wirtschaftlichkeit in der Technik allein in Frage kommenden hohen Arbeitsgeschwindigkeiten von mehr als 100 m/min anwendet.

809803/0170
Le A 4299 - 1 -

Mona I Intoplirten /*·* in «u_ η n_ < «_*_ « >.

Die gestreckten Fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten zeigen oft unregelmäßige Dickenschwankungen, wobei die dickeren Stellen des Fadens weniger gestreckt worden sind als die dünneren. Die aus solchen Fäden hergestellten Gewebe oder Gewirke zeigen eine Unruhe im Gewebe- bzw. im Maschenbild. Da ferner die weniger

gestreckten Stellen beim Färben der Gewebe oder Gewirke eine größere Menge Farbstoff aufnehmen als die stärker gestreckten Fadenstellen, sind die so erhaltenen Textilien wegen einer gewissen Scheckigkeit oft unbrauchbar.

Außer diesem Fehler weisen die gestreckten Fäden auch noch andere Nachteile auf. So treten bei dem Schrumpfungsprozeß, welchen die gestreckten Fäden anschließend durchmachen müssen, um die notwendige Dehnung zu erhalten, Kräuselerscheinungen im Faden auf, in dem die nebeneinander liegenden Kapillarfäden an einer bestimmten Fadenstelle infolge des verschiedenen Streckungsgrades auch einen verschiedenen Schrumpfungsgrad besitzen. Beim Schrumpfungsprozeß legen sich die schwächer schrumpfenden Kapillarfäden in Schleifen, wodurch ein kräuseliger, kapillarschlaufiger Faden entsteht.

Es besteht ein dringendes technisches Bedürfnis, Fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten in der Weise heiß zu verstrecken, daß die erhaltenen Fäden über die ganze Länge hin und in allen Kapillarfäden einen vollständigen gleichen Streckungsgrad aufweisen, damit sie

Le A 4299 - 2 -

809803/0170

eine völlig uniforme Farbaffinität haben und beim Schrumpfen keine Kapillarschlaufen bilden. Solche Fäden würden besonders einfach verarbeitbar sein und besonders hochwertige Gewebe bzw. Gewirke ergeben.

Es ist bereits bekannt, texturierte Garne mit einer sehr starken permanenten Kräuselung aus vollsynthetischen Textilfaden herzustellen. Bei diesem Verfahren werden die Fäden vorübergehend hochgedreht (über 3 000 Umdr./m), die hochgedrehten Fäden einer Fixierungsbehandlung unterworfen und schließlich wieder zurückgedreht (vgl. beispielsweise Österreichische Patentschrift 185 721).

Weiterhin ist bekannt, die textlien Eigenschaften von Textilgarnen aus thermoplastischen Stapelfasern zu verbessern, indem das Garn unter einer konstanten Spannung durch eine Hitzebehandlung zum Erweichen gebracht wird. Der Hitzebehandlungszone ist eine Falschdrallvorrichtung nachgeschaltet. Bei diesen Stapelfasergarnen tritt eine gewisse Sehnung, jedoch keine Yeretreckung ein (vgl. Französische Patentschrift 1 129 907).

Weiterhin ist bekannt, zur textlien Aufarbeitung von endlosen Fäden aus synthetischen linearen Hochpolymeren dem ungereckten Faden mit einer Doppeldrahtspindel unmittelbar vor der Verstreckung einen echten hohen Drall zu erteilen.

Le A 4299 - 3 -

809803/0170

Das Verstrecken unter Beibehaltung der Zwirnung erfolgt bei Raumtemperatur. In diesen Fällen handelt es sich um KaItstreckprozesse (vgl. Deutsche Patentschrift (DDR) 246 und Französische Patentschrift 903 821).

Eine Voraussetzung für dieses Verfahren besteht darin, daß die unverstreckten Fäden eine ausreichende Elastizität aufweisen, so daß sie die Zwirnung durch eine Doppeldrahtspindel bereits aushalten. Dies ist bei Polyacrylnitrilfäden nicht der Fall.

Schließlich ist noch bekannt, einem Fadenkabel mit einem Titer von 5 000 bis 15 000 und einer Anzahl von Einzelfäden zwischen 300 und 2 000 vor dem Verstrecken einen echten Drall zu verleihen. Auf diese Weise soll ein mechanischer Zusammenhalt des großen Fadenkabels erreicht werden. Da es sich hierbei um die Herstellung von Stapelfasern handelt, werden nicht die extrem hohen Anforderungen an die Titerkonstanz und die Gleichmäßigkeit der Verstreckung gestellt, wie dies bei den endlosen Fäden der Fall ist.

Es wurde nun gefunden, daß man auch solche Fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten mit mindestens 85 i» gebundenem Acrylnitril, die vom Spinnprozeß her noch Lösungsmittelreste enthalten, unter Vermeidung von Ungleichmäßigkeiten im Streckgrad bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten heiß verstrecken

Le A 4299 - 4 -

809803/0170

kann, wenn man während des Streckens dem laufenden faden einen niederen Falschdrall erteilt.

Unter dem Begriff niederer Falschdrall wird im Gegensatz zum Begriff hoher Falschdrall mit beispielsweise mehr als 3 000 Umdr./m ein wesentlich geringerer Drall verstanden, beispielsweise 10 oder 20 Umdr./m.

Es ist als ausgesprochen überraschend zu bezeichnen, daß man nur dann vollständig gleichmäßig gestreckte Acrylnitrilpolymerisat fäden erhält, wenn man einen geringen Falschdrall beim Verstrecken aufgibt. Es ist nämlich bekannt, daß man kräuselige und ungleichmäßig verstreckte Fäden erhält, wenn man.einen sehr hohen Falschdrall aufgibt. Andererseits erhält man ebenfalls ungleichmäßig verstreckte Fäden, wenn man überhaupt keinen Falschdrall beim Verstrecken anwendet. Es konnte nicht vorausgesehen werden, daß man bei Anwendung eines geringen Falschdralls Fäden mit überlegenen Eigenschaften hinsichtlich ihrer Verarbeitbarkeit, der Schlaufenbildung beim Schrumpfprozeß und der Anfärbbarkeit erhält.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es gleichgültig, auf welche Weise der Faden auf die Strecktemperatur gebracht wird. So kann beispielsweise ein Heißluftkanal, ein feststehender Heizbügel oder eine umlaufende beheizte Walze verwendet werden. Sie Arbeitsbedingungen müssen jedoch so eingestellt

Ie A 4299 - 5 -

809803/0170

werden, daß der Falschdrall, von der Seite des gestreckten Fadens aus betrachtet bis in die Zone zurückreicht, wo der Faden seine Streckung erfährt. Der Faden muß also im Augenblick des Verstreckens einen geringen Drall aufweisen. Die einzelnen Kapillarfäden des zu streckenden Fadens legen sich auf diese Weise während des Streckvorgangs in einen geschlossenen Verband, so daß sie an ein- und derselben Stelle des Gesamtfadens zwangsläufig denselben Streckungsgrad und bei dem nachfolgenden Schrumpfproζeß denselben Schrumpfungsgrad besitzen. Dadurch wird die Kapillarschlaufigkeit und Kräuselung des Fadens beim Schrumpfprοzeß beseitigt, so daß vollkommen glatte Fäden erhalten werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert:

Ale Streckeinrichtung für den Faden 1 dient eine auf etwa 15O⁰C beheizte Liefergalette 2 mit etwa 300 mm darunter liegender Abzugegalette 4, welohe beide auf einem gemeinsamen Trageglied ausrückbar gelagert sind. In den Fadenlauf zwischen Liefer- und Abzugsgalette ist in etwa halber Höhe die Falschdrallvorrichtung 3 eingebaut. Letztere kann entweder aus einem in der Drehzahl abgestuften Kleinmotor mit Hohlwelle bestehen, an deren unterem Ende ein kleiner

Le A 4299 - 6 -

809803/0 170

Drehkopf mit exzentrisch angebrachter Fadenöse sitzt, oder aus einer in einer Lagerbuchse aufgenommenen kleinen Hohlspindel, die oben über eine Schnurscheibe durch Tangentialriemchen angetrieben wird und am unteren Ende wieder den erwähnten Drehkopf mit exzentrischer Fadenöse trägt.

Es wird nun z.B. ein mit 36 Kapillarfäden gesponnener Faden aus Polyacrylnitril vom Gesamttiter 410, welcher vom Spinnprozess her noch etwa 5 Ί* Dimethylformamid enthält, um die mit 130 m/min Umfangsgeschwindigkeit laufende und auf etwa 150⁰C geheizte Liefergalette 8 mal herumgeschlungen, durch die mit 10 000 UpH laufende Hohlspindel der Drallvorrichtung 3 geführt und von der Streokgalette 4 mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 850 m/min aufgenommen. Anschließend wird der Faden einer üblichen Zwirnspindel 5 mit 11 000 Touren/min oder auch einer Spulvorrichtung zugeführt· Zweckmässig erteilt man der Drallvorrichtung die gleiche Drehriohtung wie der nachgeschaLteten Zwirnspindel·

Beobachtet man den Fadenlauf zwischen Liefer- und Streckgalette, so erkennt man, daß der bis zum AbIösungspunkt des Fadens von der Liefergalette schlagende falβohβ Drall die Kapillarfäden schon in der Fließzone zu einem geschlossenen Fadenbündel zusammenfasst und deren gleichmässige Streckung bewirkt·

Ie A 4299 - 7 -

809803/0 1 70

Nach dem Schrumpfen des Fadens während eines Dämpfprozesses in losem Zustand ist der Faden vollkoamen gleiohmäesig gestreckt und glatt, während ein in derselben Weise, jedoch ohne Anwendung der Falschdrallvorrichtung hergestellter Faden vollkoamen kapillarschlaufig und kräuselig ist, selbst dann noch, wenn mar» mit dem Endabzug auf 1/2Q das ist 42 s/ain zurückgeht.

Bor kapillarschlaufige und krauselige Faden kann auf dem Webstuhl insbesondere als Kettfaden, nicht eingesetzt werden.

Neben der gleichmässigen Verstreckung und damit der Verhütung von Kapillarschlaufigkeit und Kräuselung des Fadens verhütet die Falscnarallvorrichtung infolge der Zusammenfassung der Kapillarfasern auch die Wickelbildung auf den Galetten und die dadurch hervorgerufenen Fadenbrüche.

Ie A 4299 - 8 -

809803/0170

Beispiel 1

Ein. mit 4-0 Kapillar£äd*n gesponnener Faden aus Polyacrylnitril vom Gesaattiter 660, welcher vom Spinnproeeee her noch 8 1» Dimethylformamid enthält, wird mit einer Geschwindigkeit von 31 m/min einem auf 170° beheizten, leicht gewölbten Metallbügel zugeführt· JLnschliessend an der Ablaufseite des Bügels befindet sich eine mit 5000 Umdrehungen/min umlaufende öse, durch welche der Faden hindurchgeht und welche ihm mittels einer angebrachten Nase einen falschen Drall verleiht. Der Faden wird mittels einer Galette von 230 m/min Umfangsgeschwindigkeit abgezogen, so daß er etwa auf das 7,5-fache seiner ursprünglichen Länge gestreokt wird. Die Streckzone bildet sich hierbei am unteren Ende des Bügels aus und man beobachtet, daß der Faden dort sich in einer heftigen Drallbewegung befindet. Da e β s ich jedoch um einen sogenannten falschen Drall handelt, löst sich dieser beim Verlassen der Drallge biegevorrichtung von selbst wieder auf. Der Faden, welcher zunächst einen Titer von 88 besitzt, kann anschliessend von einer Spulvorrichtung oder einer Zwirnspindel aufgenommen werden. Durch Dämpfen des Fadens in losem Zustand entsteht hieraus ein Faden vom Titer 100, welcher ein vollkommen glattes Aussehen besitet. Ein ohne falschen Drall hergestellter Faden zeigt erhebliche Unterschiede in der Fadendicke und ist nach dem Dämpfen so kapillarschlaufig "bzw. kräueelig, daß er auf dem Webstuhl nicht verarbeitet werden kann.

Le A 4299

809803/^170

Beispiel 2

Ein mit 36 Kapillarfäden gesponnener Faden aus einem Mischpolymerisat von 95 1> Acrylnitril und 5 1* Vinylacetat vom Gesamttiter 410, welcher vom Spinnprozess her noch 5,5 # Dimethylformamid enthält, wird um eine auf 145° beheizte Galette mit einer Geschwindigkeit von 89 m/min 8 mal herumgeschlungen und durch eine mit 10 000 Umdrehungen/min laufende Falschdrallvorrichtung hindurch einer mit 580 m/min Umfangsgeschwindigkeit laufenden Streckgalette zugeführt. Anschliessend an die Streckgalette wird der Faden von einer mit 9600 Umdrehungen/min laufenden Zwirnspindel aufgenommen. Nach dem Schrumpfen des Fadens während eines Dämpfprozesses im losen Zustand ist der Faden gleichmässig gestreckt und glatt, während ein in derselben Weise, jedoch ohne Anwendung von Drall hergestellter Faden kapillarschlaufig und kräuselig ist·

Ie A 4299 - 10 -

809803/0170

Claims

141

Patentanspruch

Verfahren zum Heißstrecken von Fäden aus Acrylnitrilpolymeren mit mindestens 85 # gebundenem Acrylnitril, wobei die Fäden vom Spinnprozeß her noch Lösungsmittelreste enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man während des Streckens dem laufenden Faden einen niederen Falschdrall erteilt.

Ie A 4299 - 11 -

809803/0170